位置计算方法以及位置计算装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用位置计算用的传感器的检测结果的位置计算装置等。
【背景技术】
[0002]—种使用加速度传感器、陀螺仪传感器这样的各种传感器的检测结果，自律性地计算移动体的位置、速度、姿势角等的惯性导航运算被广泛利用。在传感器的输出值中，包括了以零点偏差为代表的偏差(误差)，由于该偏差，在惯性导航运算结果中有可能产生大的误差。因此，在惯性导航运算的开始之前，需要进行计算(推算)传感器的偏差的校准(例如，参照专利文献1)。
[0003]在传感器的偏差中，除了在传感器的输出为零时的零点偏差之外，还包括在接入电源时产生的接通偏差、由电源变动、温度变动等外部原因引起的随机的漂移。因此，在严格地消除偏差的情况下，每当接入电源而开始使用时，需要进行校准。校准需要几秒?几十秒左右的时间。此外，在校准中，一般由用户使传感器以规定的姿势进行规定的动作(例如，停止、旋转等)。因此，当在日常使用的装置中实施校准的情况下，对用户造成负担。
[0004]此外，即使进行了校准，也几乎不可能完全地计算传感器检测值中包括的偏差并去除，在惯性导航运算结果中，尽管微小但仍可能包括误差。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2012-8096号公报
【发明内容】
[0008]本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于，提出一种即使不需要频繁的校准，也在一定程度上维持测量精度的新方法。
[0009]用于解决上述课题的第一发明涉及一种位置计算方法，包括:执行第一位置计算处理，在该第一位置计算处理中，使用位置计算用的规定传感器的检测结果，来推算、更新该传感器的检测值的误差指标值，同时计算当前位置；存储在计算所述第一位置计算处理时的环境信息；以及执行第二位置计算处理，在该第二位置计算处理中，根据新进行位置计算时的环境信息与存储的所述环境信息之差，来设定在新进行位置计算时的初始的误差指标值，使用所述传感器的检测结果，来进行该误差指标值的推算、更新以及当前位置的计笪并ο
[0010]此外，作为其他发明，也可以构成位置计算装置，该位置计算装置具备:位置计算用的规定传感器；位置计算部，其推算、更新所述传感器的检测值的误差指标值，同时计算当前位置；以及设定部，其将所述位置计算部的上次计算时的环境信息存储到存储部，根据基于所述位置计算部的新的计算时的环境信息与该存储部中存储的环境信息之差，来设定该新的计算时的初始的误差指标值。
[0011]根据该第一发明等，能够根据新的位置计算时的环境信息与上次计算时的环境信息之差，来设定传感器的检测值的初始的误差指标值。传感器的检测结果受环境影响。因此，通过根据从上次计算时起的环境变化来设定误差指标值，能够降低检测值的误差。因此，即使不执行校准，也能够将测量精度维持在一定程度上。
[0012]作为第二发明，根据第一发明的位置计算方法，也可以构成为:所述第一位置计算处理以及所述第二位置计算处理是使用采用基于所述误差指标值的误差协方差矩阵的卡尔曼滤波器来计算位置的处理。
[0013]根据该第二发明，作为位置计算处理，使用采用基于误差指标值的误差协方差矩阵的卡尔曼滤波器来计算当前位置。
[0014]作为第三发明，根据第一或者第二发明的位置计算方法，也可以构成为:设定所述误差指标值包括:在进行新位置计算时的环境信息与存储的所述环境信息之差不满足规定的容许差条件、并且不进行所述传感器的校准的情况下，将新进行位置计算时的初始的误差指标值设定为表示规定的最大误差的误差指标值。
[0015]根据该第三发明，在环境信息之差不满足规定的容许差条件、并且不进行传感器的校准的情况下，能够将新进行位置计算时的初始的误差指标值设定为表示规定的最大误差的误差指标值。
[0016]作为第四发明，根据第三发明的位置计算方法，也可以构成为:执行所述第二位置计算处理包括:在将初始的误差指标值设为表示所述最大误差的误差指标值的情况下，将所述传感器的偏差误差设为零而进行位置计算。
[0017]根据该第四发明，在将初始的误差指标值设为表示最大误差的误差指标值的情况下，将传感器的偏差误差设为零而进行位置计算。
[0018]作为第五发明，根据第一至第四发明中的任一个发明的位置计算方法，也可以构成为:所述环境信息包括所述传感器的环境温度的信息，设定所述误差指标值包括:根据新进行位置计算时的环境温度与存储的所述环境温度之差，将所述误差指标值设定为可变。
[0019]根据该第五发明，环境信息包括传感器的环境温度的信息，根据与上次计算时的环境温度之差来将误差指标值设定为可变。例如，环境温度的差越大，则越能够将误差指标值设定为表示误差大的值。
[0020]作为第六发明，根据第一至?第五发明中的任一个发明的位置计算方法，也可以构成为:所述存储包括存储所述第一位置计算处理的计算日期时间，设定所述误差指标值包括:根据新进行位置计算时的日期时间与存储的所述计算日期时间之差，将所述误差指标值设定为可变。
[0021]根据该第六发明，环境信息包括计算日期时间，根据与上次计算时的计算日期时间之差，将误差指标值设定为可变。例如，计算日期时间之差越大，则越能够将误差指标值设定为表示误差大的值。
【附图说明】
[0022]图1是位置计算装置的构成例。
[0023]图2是位置计算装置的功能构成图。
[0024]图3是位置计算处理的流程图。
[0025]符号说明
[0026]10、用户20位置计算装置
[0027]110、操作部120、显示部
[0028]130、声音输出部140、通信部
[0029]150、时钟部200、处理部
[0030]210、惯性导航运算部220、卡尔曼滤波器部
[0031]230、KF初始参数设定部240、偏差设定部
[0032]300、存储部310、位置计算程序
[0033]320、传感器数据330、上次使用时数据
[0034]40、传感器部30、頂U (惯性测量单元)
[0035]31、加速度传感器32、陀螺仪传感器
[0036]42、温度传感器50、定位单元。
【具体实施方式】
[0037][系统结构]
[0038]图1是本实施方式中的位置计算装置20的构成例。该位置计算装置20例如是在跑步时安装于用户10的腰部来利用的便携型的电子设备。在位置计算装置20中，设置了操作开关21、显示器22、扬声器23等，并且内置了 IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)30、以及安装有CPU (Central Processing Unit,中央处理单元)、存储器的控制装置(未图示)。
[0039]頂U30是具有加速度传感器以及陀螺仪传感器的惯性传感器单元。加速度传感器检测作为与该传感器对应起来的三维正交坐标系(x，y，z)的传感器坐标系(局部坐标系)中的加速度。陀螺仪传感器检测作为与该传感器对应起来的三维正交坐标系(x，y，z)的传感器坐标系中的角速度。
[0040]此外，设为在加速度传感器的传感器坐标系与陀螺仪传感器的传感器坐标系之间使坐标轴相同来进行说明，但在不同的情况下，能够通过进行坐标变换矩阵运算，来将一方的坐标系变换成另一方的坐标系。关于坐标变换矩阵运算，能够应用公知的方法。
[0041]位置计算装置20能够进行使用頂U30的检测值的惯性导航运算，计算该装置的位置、速度、姿势等。
[0042]但是，由于頂U30的各传感器(加速度传感器，陀螺仪传感器)的输出值中包括的偏差，在惯性导航运算结果中有可能产生大的误差。因此，需要预先计算(推算)MU30的各传感器的偏差，考虑所计算出的偏差来进行惯性导航运算。作为以往的偏差的计算方法，例如在紧接着接入电源之后开始使用该装置时，进行计算(推算)并校正MU30的各传感器的偏差的校准。在本实施方式中，基于与上次使用时的环境的差异，来判断是否需要校准，在判断为需要的情况下，进行校准，在判断为不需要的情况下，直接使用在上次使用时的偏差。
[0043]此外，在基于惯性导航运算的位置计算中使用卡尔曼滤波处理，但根据与上次使用时的环境的差异，来设定作为该卡尔曼滤波处理中使用的误差指标值的误差协方差矩阵的初始值。
[0044][功能结构]
[0045]图2是位置计算装置20的功能构成图。根据图2，位置计算装置20构成为具备传感器部40、定位单元50、操作部110、显示部120、声音输出部130、通信部140、时钟部150、处理部200以及存储部300。
[0046]传感器部40具备作为位置计算用的规定传感器的頂U30、以及作为环境传感器的温度传感器42。頂U30具有加速度传感器31以及陀螺仪传感器32。由传感器部40的各传感器(加速度传感器31、陀螺仪传感器32、温度传感器42)得到的检测值被输出到处理部200，作为传感器数据320而被积累存储。
[0047]定位单元50是利用卫星定位系统来进行定位的单元，构成为具有接收从定位卫星发出的卫星信号的接收天线、处理接收信号的RF(Rad1 Frequency，射频)电路、基带处理电路等。例如，通过GPS (Global Posit1ning System，全球定位系统)单元来实现。
[0048]操作部110例如通过触摸面板、按钮开关等输入装置来实现，将与所进行了的操作相应的操作信号输出到处理部200。图1的操作开关21与此相对应。显示部120例如通过IXD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)等显示装置来实现，进行基于来自处理部200的显示信号的各种显示。图1的显示器22与此相对应。声音输出部130例如通过扬声器等声音输出装置来实现，进行基于来自处理部200的声音信号的各种声音输出。图1的扬声器23与此相对应。
[0049]通信部140 通过无线 LAN (Local Area Network，局域网)、Bluetooth (蓝牙，注册商标)等无线通信装置来实现，进行与外部装置的通信。时钟部150是位置计算装置20的内部时钟，通过具有水晶振荡器等的振荡电路来构成，将计时了的当前时刻、从指定定时起的经过时间等时间信号输出到处理部200。
[0050]处理部200例如通过CPU等运算装置来实现，根据存储部中存储了的程序、数据、来自操作部的操作信号等，进行位置计算装置的整体控制。此外，处理部200具有惯性导航运算部210、卡尔曼滤波器部220、KF (Kalman filter)初始参数设定部230以及偏差设定部240，执行依照位